Kariesas taikiklyje: natūralūs polifenoliai sutrikdo bakterijų prisitvirtinimo mechanizmą

Ėduonis paprastai prasideda, kai Streptococcus mutans tvirtai prilimpa prie emalio ir suformuoja bioplėvelę (dantų apnašas), išskirdamas rūgštis, kurios ardo dantį. Daugelio gramteigiamų bakterijų prisitvirtinimo raktas yra fermentas sortazė A (SrtA): jis „įsiuva“ adhezinius baltymus į ląstelės sienelę (LPXTG motyvas) ir paverčia juos tikrais inkarais. Vajomingo universiteto komanda pranešė, kad natūralūs klevo polifenoliai slopina S. mutans SrtA ir žymiai sumažina apnašų susidarymą, o stipriausias inhibitorius yra (-)-epikatechino galatas (EKG), taip pat gerai žinomas iš žaliosios/juodosios arbatos. Tai atveria kelią saugesniems burnos skalavimo skysčiams ir kitoms higienos priemonėms, ypač vaikams, kuriems alkoholis ir stiprūs antiseptikai yra nepageidaujami. Tyrimas paskelbtas žurnale „ Microbiology Spectrum“.

Tyrimo metodai

Autoriai perėjo „nuo skaičiavimų prie taikomojo danties modelio“:

1. Molekulinis modeliavimas in silico parodė, kad klevo polifenoliai jungiasi prie S. mutans SrtA aktyviosios vietos.
2. In vitro (fermentas) – išgrynintas SrtA buvo ištirtas in vitro ir patvirtinta, kad jį slopina nemažai klevo junginių.
3. In vitro (bioplėvelė) – ištirta, ar šie junginiai slopina S. mutans bioplėvelių prisitvirtinimą ir augimą ant „plastikinių dantų“ ir ant hidroksiapatito diskų (emalio modelis). Palygintas atskirų polifenolių, įskaitant EKG ir populiarųjį EGCG, veiksmingumas. Šis kelias (susiejimas → fermentas → „emalio“ paviršius) leidžia susieti molekulinį taikinį su realiu antibioplėvelės poveikiu.

Pagrindiniai rezultatai

• Mechanizmas: Klevo polifenoliai slopina SrtA, todėl adhezinams sunkiau „įsiūti“ į ląstelės sienelę – bakterijos prasčiau prilimpa prie danties paviršiaus ir sukuria silpnesnę bioplėvelę.
• Poveikis emalio modeliams: ant hidroksiapatito diskų ir „plastikinių dantų“ tokie junginiai reikšmingai sumažino S. mutans bioplėvelę, palyginti su kontrolinėmis grupėmis.
• Sudėtis ir palyginimas: EKG buvo stipriausias inhibitorius; EGCG (dažnai naudojamas odontologijos produktuose) taip pat veikė, bet žymiai silpniau – tai rodo, kad ankstesnis „kuklus“ EGCG poveikis galėjo būti dėl neoptimalaus molekulės pasirinkimo.
• Saugumas ir prieinamumas: EKG yra maistinis polifenolis, kuris yra gana lengvai prieinamas ir nebrangus, todėl jį galima įtraukti į burnos skalavimo skysčius ir dantų pastas kaip antibioplėvelės priedą, o ne kaip „bakterijų žudiką“.

Interpretacija ir klinikinės išvados

Šis darbas sustiprina perėjimą nuo strategijos „nužudyti viską“ prie strategijos „išnaikinti bakterijas nuo jų inkarų“. Praktiškai tai reiškia:

• Karieso prevencijos srityje valgomieji polifenoliai galėtų būti tiriami kaip fluorido ir mechaninio valymo adjuvantai, daugiausia dėmesio skiriant sukibimo / apnašų mažinimui;
• vaikams ir jautrioms grupėms bus skirta vieta netoksiškiems burnos skalavimo skysčiams (svarbu, nes vaikai dažnai praryja burnos skalavimo skystį);
• Odos priežiūros priemonių kūrėjai turėtų apsvarstyti EKG kaip veiksmingesnę EGCG alternatyvą.

Apribojimai: įrodyta in silico/in vitro; nėra duomenų apie klinikinį veiksmingumą, formulės stabilumą ir poveikį normaliai burnos mikrobiotai – visa tai pareikalaus ikiklinikinių ir atsitiktinių imčių tyrimų. Tačiau nuoseklumas „taikinys → fermentas → bioplėvelė ant emalio“ rodo, kad tolesnė plėtra yra įtikinama.

Autorių komentarai

• Kodėl klevas ir kas paskatino šį projektą? Komanda pastebėjo, kad Listeria beveik nesudaro bioplėvelės ant kai kurių medienos rūšių, ypač klevo, todėl kilo idėja apie klevo polifenolius ir jų taikinį – fermentą sortazę A. Tada jie šią idėją perkėlė į su mechanizmu susijusią S. mutans.
• Svarbiausios įžvalgos apie mechanizmą ir naujumą: Pasak Marko Gomelsky, Vajomingo universiteto daktaro, klevo polifenoliai „slopina sortazę S. mutans, todėl bakterijos yra mažiau linkusios prisitvirtinti prie danties paviršiaus“, o tai turi anti-bioplėvelės, o ne „žudiko“ poveikį.
• Apie „pernelyg sklandų“ prisitaikymą: „ Kai kuriais atžvilgiais šis tyrimas buvo beveik per lengvas... viskas klostėsi taip, kaip prognozavome “, – sako Gomelsky, pavadindamas tai reta patirtimi per 35 metų karjerą.
• EKG ir EGCG palyginimas. Stipriausias inhibitorius buvo (-)-epikatechino galatas (EKG); EGCG taip pat veikia, bet daug silpniau. Todėl autoriai daro išvadą: „vidutinis“ EGCG agentų poveikis gali būti mažiau optimalaus junginio pasirinkimo pasekmė.
• Praktinė perspektyva ir saugumas. Autoriai EKG ir kitus valgomuosius polifenolius laiko burnos priežiūros priemonių (skalavimo skysčių, pastų) priedais: natūralūs, įperkami, netoksiški – ypač aktualūs vaikams, kurie gali nuryti skalavimo skystį.
• Kas toliau: Komanda jau kuria augalinių polifenolių pagrindu pagamintus produktus per universiteto startuolį; pirmasis straipsnio autorius yra daktaras Ahmedas Elbakushas.

Pasak tyrimo vadovo Marko Gomelsky (Vajomingo universitetas), „tai buvo beveik pernelyg aišku: prognozės pasitvirtino tiek tiriant fermentą, tiek tiriant dantų modelį.“ Jis pabrėžia, kad EKG ir kiti valgomieji anti-SrtA polifenoliai galėtų būti dedami į higienos produktus, siekiant išvengti ėduonies, ypač vaikams skirtų produktų. Komanda jau kuria tokius produktus per su universitetu susijusį startuolį; pirmasis straipsnio autorius yra daktaras Ahmedas Elbakushas.